Umgang mit Ports -Einlesen und Ausgeben

Experimentierboard STK200 mit Tastern und LED

Auf dem STK200 sind Fassungen für verschiedene Mikrocontroller (µC), Taster und LED. Im Schaltplan links sind zwecks Übersichtlichkeit nur jeweils 4 Taster und LED dargestellt.

• Bei der Grundfunktion als einfache I/O-Schnittstelle werden 8 Anschlüsse als eine I/O-Port-Einheit zusammengefasst.
• An PORTD sind 8 Taster mit GND (0V) verbunden. Wenn ein Taster gedrückt wird wird der jeweilige Pin PD7..PD0 auf Masse (0V) gezogen. Hinweis: Port-Pin PD7 ist beim ATtiny2313 nicht vorhanden.
• An PORTB sind 8 Leuchtdioden (LED) über jeweils einen Widerstand gegen VCC (5V) angeschlossen. Sie leuchten wenn der jeweilige Pin PB7..PB0 eine logische Null (0V) führt.

Grundfunktion der µC-Pins: I/0 Ports

 /* Input Pins, Port D PIND[6:0] */ 
#define PIND    _SFR_IO8(0x10) 
#define PIND6   6 
...
#define PIND0   0 

/* Data Direction Register, Port D DDRD[6:0] */ 
#define DDRD    _SFR_IO8(0x11) 
#define DDD6    6 
...
#define DDD0    0 

/* Data Register, Port D PORTD[6:0] */ 
#define PORTD   _SFR_IO8(0x12) 
#define PD6     6 
...
#define PD0     0 

#include <avr/io.h>  // Einbinden der Konstanten

int main(){       // Hauptprogramm
  PORTD = 0xFF;   // PullUps an
  PORTB = 0xFF;   // LED aus (neg. Logik)
  DDRB  = 0xFF;   // PB7..PB0 als Ausgang
  while(1){       // Endlosschleife
    PORTB = PIND; // Taster lesen und ausgeben
  }
}

Die Grundfunktion der Anschlüsse (Pins) ist die Verwendung als I/O-Schnittstelle. Hier am Beispiel von Port D:

• 8 Pins werden jeweils zu einem I/O-Port zusammengefasst und als Einheit angesprochen.
  (Ausnahme: PORTD beim ATtiny2313 hat nur 7 Pins)
• Die binären Signal-Zustände der Pins PD6..PD0 können mit einem lesenden Zugriff auf Adresse 0x10 abgefragt werden. Ein Tri-State-Baustein schaltet dabei die Signale auf den Datenbus durch.
• Um die Handhabung zu vereinfachen und zwecks besserem Verständnis des Programmcodes wurden für die Adressen und Pin-Nummern Konstanten definiert, siehe Codeauszug rechts.
• Für die Verwendung als Ausgang sind bei jedem Pin zwei Flip-Flops vorhanden, eines für das Einschalten der Ausgangsfunktion (DDDn) und eines für den auszugebenden Wert (PORTDn).
• Bei Verwendung als Eingang wäre PORTDn arbeitslos und bekam als sinnvolle Aufgabe die Kontrolle über einen zuschaltbaren PullUp-Widerstand.

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Umgang mit negativer Logik

Bsp. Funktion LED1 = S1 und S2 soll gelöst werden. Um Verwirrung und Fehler zu vermeiden kann es sinnvoll sein, die Aufgabenstellung in positive Logik zu übersetzen:

• LED1 = !PB0; S1 = !PD0; S2 = !PD1
• !PB0 = !PD0 und !PD1 <DeMorgan> PB0 = PD0 oder PD1 <- das programmieren

Aufgaben

Erstellen Sie Quellcode, der PB7..PB0 als Ausgang schaltet und LED 2 leuchten lässt.

#include <avr/io.h>   // Einbinden der Konstanten
int main(){           // Hauptprogramm
  PORTB = 0b11111101; // LED2 an (neg. Logik)
  DDRB  = 0xFF;       // PB7..PB0 als Ausgang
  while(1){           // Endlosschleife
  }
}

Erstellen Sie Quellcode, der bei PD3..PD0 die PullUp-Widerstände einschaltet und LED 8 leuchten lässt.

#include <avr/io.h> // Einbinden der Konstanten
int main(){         // Hauptprogramm
  PORTD = 0x0F;     // PullUps an
  PORTB = 0x7F;     // LED8 an (neg. Logik)
  DDRB  = 0xFF;     // PB7..PB0 als Ausgang
  while(1){         // Endlosschleife
  }
}

Erstellen Sie Quellcode, der alle LED leuchten lässt, wenn irgendeine Taste gedrückt wird.

#include <avr/io.h> // Einbinden der Konstanten
int main(){         // Hauptprogramm
  PORTD = 0xFF;     // PullUps an
  PORTB = 0xFF;     // LED aus (neg. Logik)
  DDRB  = 0xFF;     // PB7..PB0 als Ausgang
  while(1){         // Endlosschleife
    if(PIND<127){   // PD7 ist bei 2313 immer 0
      PORTB = 0;    // Alle LED an
    }
    else{
      PORTB = 0xFF  // Alle LED aus
    }
  }
}